Seltsame Frage zur Projektilbewegung

Die Frage lautet wie folgt:

Ein Ball wird von einem Punkt aus geworfen Ö gegen eine senkrechte Wand, so dass er nach dem Abprallen von der Wand wieder zurückkehrt Ö ohne den Boden zu berühren. Die Anfangsgeschwindigkeit des Balls hat eine Größe U und steht schräg θ über der Horizontalen. Wenn der Ball die Wand trifft, wird die horizontale Komponente seiner Geschwindigkeit umgekehrt und halbiert, aber die vertikale Komponente bleibt unverändert.

(i) Zeigen Sie das U 2 Sünde 2 θ = 3 G B , Wo B ist der horizontale Abstand der Wand von Ö .

(ii) Der Punkt P an dem der Ball die Wand trifft, auf einer Höhe ist 2 9 B über dem Niveau von Ö . Finden U bezüglich B Und G .

(iii) Der Ball wird erneut aus geworfen Ö mit gleicher Geschwindigkeit U , schlägt an der Stelle gegen die Wand Q , anders als P und kehrt zu zurück Ö ohne den Boden zu berühren. Finden Sie in Bezug auf B , die Höhe von Q über dem Boden.

Ich fand die Teile (i) und (ii) relativ einfach zu lösen, und ich bekam sie zufällig U = 5 G B für Teil (ii),

Meine Frage ist: Wie ist es möglich, dass ein Teilchen mit der gleichen Geschwindigkeit vom gleichen Punkt aus geschleudert wird und in beide Richtungen der gleichen Flugbahn folgen kann, aber einen anderen Punkt an der Wand trifft? Oder übersehe ich hier etwas?

Antworten (2)

Wie ist es möglich, dass ein Teilchen, das mit der gleichen Geschwindigkeit vom gleichen Punkt geschleudert wird, in beide Richtungen der gleichen Flugbahn folgen kann, aber einen anderen Punkt an der Wand trifft?

Gleiche Geschwindigkeit ist nicht gleich Geschwindigkeit. Zwei Projektile, die vom selben Punkt mit derselben Geschwindigkeit, aber unterschiedlichen Winkeln abgefeuert werden, folgen unterschiedlichen Flugbahnen, da sie mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten starten.

Ich bin mir nicht sicher, ob ich das Problem genau verstehe, also lassen Sie es mich wissen, wenn dies Ihre Frage nicht beantwortet:

Wenn Sie den ersten Teil gelöst haben, sollten Sie davon überzeugt sein, dass das Teilchen zurückkehrt Ö wenn es auf einen Wert von projiziert wird θ das die folgende Gleichung erfüllt:

Sünde 2 θ = 3 G B U 2 .
Es kann gezeigt werden, dass diese Gleichung zwei Wurzeln im Regime hat 0 < θ < π / 2 . Siehe zum Beispiel diese Math.SE-Antwort auf Zwei Wurzeln von arcsin(x) im Bereich [0,2π] . Im Wesentlichen läuft alles darauf hinaus, dass Sünde θ = Sünde ( π θ ) , und deshalb das
Sünde 2 θ = Sünde ( π 2 θ ) = Sünde ( 2 ( π 2 θ ) ) .

Mit anderen Worten, θ Und π / 2 θ sind beide Lösungen der Gleichung, und daher gibt es zwei Werte von θ die das angegebene Verhältnis erfüllen und folglich auch zwei Höhen!